F3:E教河南·微课堂 上一版 下一版

《江苏科技报·教育周刊》(双周刊,国内统一刊号CN32-0019),是江苏省唯一以社会立场透析当代中国教育的报纸。秉承“科技推动教育,教育改变人生”的理念,《江苏科技报·教育周刊》一直注意保持与教育前沿工作的密切联系,定位于教育宏观研究,兼顾微观探讨,注重教育文化生态的构建与引导,时刻关注鲜活的教育实态,着眼于教育文化的深层构建,努力赋予教育以深厚的文化内涵,致力打造中国最好的教育媒体。

国内统一刊号:CN32—0019
编辑部地址:江苏省南京市鼓楼区中山路55号新华大厦48楼

第346期 总第5589期 2018年04月17日 星期二
返回首页
作者 内容  上一期  当前第346期  下一期
如何让3D打印在中小学课堂上活起来
来源:本站原创 作者: 三门峡市第二实验小学 李春峡 发布日期:2018-04-17 13:08:07

自从国家提出了“大众创业、万众创新”的发展理念后,3D打印技术就开始受到媒体和大众的热烈追捧,被认为是最近20年世界制造技术领域的一次重大突破,将与其他数字化生产模式一起,推动新的工业革命。


笔者有幸与三门峡市第一高级中学的3D打印团队一起进行了教学与实践。首先,我认为3D打印是一门课,而非一个设备,它的教学理念是:通过数字化工具(3D建模+3D打印机)来培养学生动手实践的能力,让学生在发现问题、探索问题、解决问题中将自己的创意变成实物来验证。3D打印技术是依托3D数字模型和可黏合材料,通过层层累加的方式制造三维物体的制造技术。其中,3D建模通过电脑软件进行设计,软件有很多种。3D打印材料有树脂、塑料、纤维、橡胶、不锈钢、钛合金、纳米材料等。三维打印的设计过程是:先通过计算机建模软件建模,再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面,即切片,从而指导打印机逐层打印。


那么如何让3D打印在中小学课堂上活起来,如何在中小学课堂中开展3D打印教学活动呢?


一、3D打印机的选择与管理


打印机价钱比较昂贵,少则两千元,多则上万元,而且3D打印机属于电子设备,更新换代比较快,价格波动比较大。另外3D打印机属于特殊设备,维修和更换配件价格较贵,同时打印速度很慢,一个20cm×20cm×20cm的模型,如果要打印得精细些,一般需要30~50小时。学校购买3D打印机要从尺寸、精度、速度、耐用度、成本、易用性、安全性上加以分析。建议学校和3D打印机商家以合作模式办学,这样可以让商家为学校提供更好的服务,更方便学校使用,或者几个学校甚至一个地区教育局合用一个3D打印机机房,学生们设计好模型,统一管理和使用,减轻成本和管理负担。


二、3D建模软件的选择


“3D建模”通俗来讲就是通过三维制作软件在虚拟三维空间构建出具有三维数据的模型。3D建模是3D打印课程的核心与灵魂。目前不论哪种3D打印,基本都是使用STL格式的文件。STL文件就是用三角形表示实体的一种文件格式,这种格式是图像处理领域的默认工业标准。3D建模软件大概有这些:国外Autodesk的CAD、3dmax、 C4D、 Fusion 360、 Inventor、 123D Design及谷歌的Sketchup、CATIA、Solidwork、UG、ProE;国内的ZW3D、3D ONE、CAXA、GeekCAD、傲为等。


那么如何选择呢?对于小学和初中的学生,不妨选择123D或3D?摇ONE的组合,既可以学习结构也可以兼顾造型设计,操作简单,界面友好,功能强大。123D?摇Design作为一款面向普通消费者的建模工具,在设计之初就将简单易用作为设计目标,不需要额外文档和培训,普通用户很快就能上手,并在使用中学习新功能。因此,用户可以将精力集中于模型创作上,而不是软件的使用上,并从中体验到DIY的乐趣。利用先进的3D打印技术,用户可以轻松将创意变成现实。


专业一些的人员可以选择学习用C4D建模。CINEMA?摇4D是德国MAXON出的3D动画软件,它是一款功能超强的三维图像设计工具,拥有强大的3D建模功能,无论是初学者还是高手都适合使用。


三、3D打印创意教材的编写


3D打印课程教学的基本思想就是“做中学”。美国著名教育家杜威认为,“做中学”即从生活经验中积累知识,从实际活动中进行学习,在情境化的教学场所中,让学生通过亲身体验,在不断的观察、实验、探究、创作中解决真实问题。3D打印课程教学也正是让学生在学习和生活中发现问题,在实际操作中完成知识的学习和技能的掌握,从而达成最终的教育目标,培养学生的创新能力。


我们根据学校的实际情况和学生的学习能力,编写了这样一套校本教材。


(一)科学原理实验教具


1.投石机——杠杆原理
2.望远镜——凸透镜、凹透镜折射原理
3.指南针——磁场原理


(二)创意生活用品


1. 菠萝牙签盒
2. 花边相框
3. 花纹南瓜灯罩
4. 小黄人铅笔套
5. 学校教学楼


(三)创意美工


1. 大风车
2. 太阳花
3. 创意水杯
4. 艺术笔筒


笔者于2017学年下学期在所在学校创客课程中实施了“做中学”的3D打印课程。经过一个学期的实践,取得了不错的效果。


激发了学生极大的兴趣。3D打印课程的教材内容是学生喜闻乐见的,操作的软件又如“砌积木”般所见即所得,给学生带来前所未有的全新学习体验。直观、立体、真实的模型,通过3D打印技术马上能一一呈现在眼前,极大地激发了学生的兴趣和求学、求知、求真的欲望。


丰富了学生的想象力。具体形象思维是小学生思维的特点。生活中的物体都是立体的,观察这些几何体,分析其几何形状,要注意对比和想象。


发挥了学生的创造力。立体模型激发了学生的创造兴趣,在建模过程中,从平面到立体的转变,不断地让学生发现物体的神奇变化。通过建模中的放样、圆角等命令让物体发生变化,通过运算让实体进行组合、去除等,在虚拟的立体世界里培养了学生动手操作能力,在操作过程中不断发展学生的创造力。


3D打印课程的开展当中,3D打印技术降低了制作作品的难度,学校教师借助3D打印技术,开发实物模型(教具),能够让学生更加真实地感知事物。比如在几何课上,3D打印能够帮助学生看到更为立体化的图形和数学模型,快速帮助学生建立三维空间想象性思维;在化学课上,3D打印能够帮助学生更好地理解化学分子的构造;学生利用3D打印技术,可以在教室内亲历从想象到图纸再到实物的全过程。


我们在教育活动中融入创客的精神和内涵,将学习者培养成为有创客精神的人。3D打印课程教育培养了学生独辟蹊径的创新精神,让学生感受到创造性解决问题的成就感;引导学生学会分享与表达,在学习过程中分享创造的快乐,培养学生对学习的兴趣。

发表评论
评论标题:
评论内容:
(500字符)
验证码: 看不清楚,请点击我
    
本网站所有内容属《江苏科技报·教育周刊》所有,未经许可不得转载
编辑部地址:江苏省南京市鼓楼区中山路55号新华大厦48楼
ICP备案编号:ICP备案编号:苏ICP备05076602号